דנאַ מעטהילאַטיאָן טעסטינג קאַמביינד מיט סמאַרטפאָנעס פֿאַר פרי זיפּונג פון טומאָרס און לוקימיאַ זיפּונג מיט אַ אַקיעראַסי פון 90.0%!

פרי דיטעקשאַן פון ראַק באזירט אויף פליסיק ביאָפּסי איז אַ נייַע ריכטונג פון ראַק דיטעקשאַן און דיאַגנאָסיס פארגעלייגט דורך די יו. עס איז וויידלי געניצט ווי אַ ראָמאַן ביאָמאַרקער פֿאַר דער פרי דיאַגנאָסיס פון פאַרשידן מאַליגנאַנסיז, אַרייַנגערעכנט לונג ראַק, גאַסטראָוינטעסטאַנאַל טומאָרס, גליאָמאַ און גיינאַקאַלאַדזשיקאַל טומאָרס.

די ימערדזשאַנס פון פּלאַטפאָרמס צו ידענטיפיצירן מעטהילאַטיאָן לאַנדשאַפט (מעטהילסקאַפּע) ביאָמאַרקערס האט די פּאָטענציעל צו באטייטיק פֿאַרבעסערן יגזיסטינג פרי זיפּונג פֿאַר ראַק, שטעלן פּאַטיענץ אין די ערליאַסט טרעאַטאַבלע בינע.

לעצטנס, ריסערטשערז האָבן דעוועלאָפּעד אַ פּשוט און דירעקט סענסינג פּלאַטפאָרמע פֿאַר מעטהילאַטיאָן לאַנדשאַפט דיטעקשאַן באזירט אויף סיסטעאַמינע דעקערייטאַד גאָלד נאַנאָפּאַרטיקלעס (Cist / AuNPs) קאַמביינד מיט אַ סמאַרטפאָנע-באזירט ביאָסענסאָר וואָס ינייבאַלז גיך פרי זיפּונג פון אַ ברייט קייט פון טומאָרס. פרי זיפּונג פֿאַר לוקימיאַ קענען זיין דורכגעקאָכט ין 15 מינוט נאָך דנאַ יקסטראַקשאַן פון אַ בלוט מוסטער, מיט אַ אַקיעראַסי פון 90.0%. אַרטיקל טיטל איז גיך דיטעקשאַן פון ראַק דנאַ אין מענטש בלוט ניצן סיסטעמינע-קאַפּט AuNPs און אַ מאַשין לערנען ינייבאַלד סמאַרטפאָנע.

פיגורע 1. א פּשוט און שנעל סענסינג פּלאַטפאָרמע פֿאַר ראַק זיפּונג דורך סיסט / AuNPs קאַמפּאָונאַנץ קענען זיין פארענדיקט אין צוויי פּשוט סטעפּס.

דעם איז געוויזן אין פיגורע 1. ערשטער, אַ ייקוויאַס לייזונג איז געניצט צו צעלאָזן די דנאַ פראַגמאַנץ. סיסט / AuNPs זענען דעמאָלט צוגעגעבן צו די געמישט לייזונג. נאָרמאַל און מאַליגנאַנט דנאַ האָבן פאַרשידענע מעטהילאַטיאָן פּראָפּערטיעס, ריזאַלטינג אין דנאַ פראַגמאַנץ מיט פאַרשידענע זיך-פֿאַרזאַמלונג פּאַטערנז. נאָרמאַל דנאַ אַגראַגייץ לוסלי און יווענטשאַוואַלי אַגראַגייץ סיסט / אַונפּס, וואָס רעזולטאטן אין די רויט-שיפטיד נאַטור פון סיסט / אַונפּס, אַזוי אַז אַ ענדערונג אין קאָליר פון רויט צו לילאַ קענען זיין באמערקט מיט די נאַקעט אויג. אין קאַנטראַסט, די יינציק מעטהילאַטיאָן פּראָפיל פון ראַק דנאַ פירט צו די פּראָדוקציע פון ​​גרעסערע קלאַסטערז פון דנאַ פראַגמאַנץ.

בילדער פון 96-געזונט פּלאַטעס זענען גענומען מיט אַ סמאַרטפאָנע אַפּאַראַט. קאַנסער דנאַ איז געמאסטן דורך אַ סמאַרטפאָנע יקוויפּט מיט מאַשין לערנען קאַמפּערד מיט ספּעקטראַסקאָפּי-באזירט מעטהאָדס.

ראַק זיפּונג אין פאַקטיש בלוט סאַמפּאַלז

צו פאַרברייטערן די נוצן פון די סענסינג פּלאַטפאָרמע, די ינוועסטאַגייטערז געוויינט אַ סענסער וואָס הצלחה אונטערשיידן צווישן נאָרמאַל און קאַנסעראַס דנאַ אין פאַקטיש בלוט סאַמפּאַלז. מעטהילאַטיאָן פּאַטערנז ביי קפּג זייטלעך עפּיגענעטיקאַללי רעגולירן דזשין אויסדרוק. אין כּמעט אַלע ראַק טייפּס, ענדערונגען אין דנאַ מעטהילאַטיאָן און אַזוי אין דער אויסדרוק פון גענעס וואָס העכערן טומאָריגענעסיס האָבן שוין באמערקט צו בייַטנ לויט דער ריי.

ווי אַ מאָדעל פֿאַר אנדערע קאַנסערץ פֿאַרבונדן מיט דנאַ מעטהילאַטיאָן, די ריסערטשערז געניצט בלוט סאַמפּאַלז פון לוקימיאַ פּאַטיענץ און געזונט קאָנטראָלס צו פאָרשן די יפעקטיוונאַס פון די מעטהילאַטיאָן לאַנדשאַפט אין דיפערענשייישאַן פון לוקימיאַ קאַנסערץ. דער מעטהילאַטיאָן לאַנדשאַפט ביאָמאַרקער ניט בלויז אַוטפּערפאָרמז יגזיסטינג גיך לוקימיאַ זיפּונג מעטהאָדס, אָבער אויך דעמאַנסטרייץ די פיזאַבילאַטי פון יקסטענדינג צו פרי דיטעקשאַן פון אַ ברייט קייט פון קאַנסערץ מיט דעם פּשוט און סטרייטפאָרווערד אַסייַ.

דנאַ פון בלוט סאַמפּאַלז פון 31 לוקימיאַ פּאַטיענץ און 12 געזונט מענטשן איז אַנאַלייזד. ווי געוויזן אין די קעסטל פּלאַנעווען אין פיגורע 2 אַ, די קאָרעוו אַבזאָרבאַנס פון די ראַק סאַמפּאַלז (ΔA650/525) איז געווען נידעריקער ווי די פון דנאַ פֿון נאָרמאַל סאַמפּאַלז. דאָס איז געווען דער הויפּט רעכט צו דער ענכאַנסט כיידראָופאָוביקייט לידינג צו געדיכט אַגגרעגאַטיאָן פון ראַק דנאַ, וואָס פּריווענטיד די אַגגרעגאַטיאָן פון סיסט / אַונפּס. ווי אַ רעזולטאַט, די נאַנאָפּאַרטיקלעס זענען גאָר דיספּערסט אין די ויסווייניקסט לייַערס פון די ראַק אַגגרעגאַץ, וואָס ריזאַלטיד אין אַ אַנדערש דיספּערשאַן פון סיסט / AuNPs אַדסאָרבעד אויף נאָרמאַל און ראַק דנאַ אַגגרעגאַץ. ROC קורוועס זענען דאַן דזשענערייטאַד דורך וועריינג די שוועל פון אַ מינימום ווערט פון ΔA650/525 צו אַ מאַקסימום ווערט.

פיגורע 2. (אַ) קאָרעוו אַבזאָרבאַנס וואַלועס פון סיסט / אַונפּס סאַלושאַנז וואָס ווייַזן די בייַזייַן פון נאָרמאַל (בלוי) און ראַק (רויט) דנאַ אונטער אָפּטימיזעד טנאָים

(DA650/525) פון קעסטל פּלאַץ; (ב) ROC אַנאַליסיס און אפשאצונג פון דיאַגנאָסטיק טעסץ. (C) צעמישונג מאַטריץ פֿאַר די דיאַגנאָסיס פון נאָרמאַל און ראַק פּאַטיענץ. (ד) סענסיטיוויטי, ספּעציפֿישקייט, positive פּרידיקטיוו ווערט (פּפּוו), נעגאַטיוו פּרידיקטיוו ווערט (נפּוו) און אַקיעראַסי פון די דעוועלאָפּעד אופֿן.

ווי געוויזן אין פיגורע 2ב, די געגנט אונטער די ROC ויסבייג (AUC = 0.9274) באקומען פֿאַר די דעוועלאָפּעד סענסער געוויזן הויך סענסיטיוויטי און ספּעסיפיקאַטי. ווי קענען זיין געזען פון די קעסטל פּלאַנעווען, די לאָואַסט פונט רעפּריזענטינג די נאָרמאַל דנאַ גרופּע איז נישט געזונט אפגעשיידט פון די העכסטן פונט רעפּריזענטינג די ראַק דנאַ גרופּע; דעריבער, לאָגיסטיק ראַגרעשאַן איז געניצט צו דיפערענשיייט צווישן די נאָרמאַל און ראַק גרופּעס. געגעבן אַ סכום פון פרייַ וועריאַבאַלז, עס עסטאַמאַץ די מאַשמאָעס פון אַ געשעעניש געשעעניש, אַזאַ ווי אַ ראַק אָדער נאָרמאַל גרופּע. די אָפענגיק בייַטעוודיק ריינדזשאַז צווישן 0 און 1. דער רעזולטאַט איז דעריבער אַ מאַשמאָעס. מיר באשלאסן די מאַשמאָעס פון ראַק לעגיטימאַציע (פּ) באזירט אויף ΔA650/525 ווי גייט.

ווו b=5.3533,w1=-6.965. פֿאַר מוסטער קלאַסאַפאַקיישאַן, אַ מאַשמאָעס פון ווייניקער ווי 0.5 ינדיקייץ אַ נאָרמאַל מוסטער, בשעת אַ מאַשמאָעס פון 0.5 אָדער העכער ינדיקייץ אַ ראַק מוסטער. פיגורע 2c דיפּיקס די צעמישונג מאַטריץ דזשענערייטאַד פון די לאָזן-עס-אַליין קרייַז-וואַלאַדיישאַן, וואָס איז געניצט צו וואַלאַדייט די פעסטקייַט פון די קלאַסאַפאַקיישאַן אופֿן. פיגור 2 ד סאַמערייזיז די דיאַגנאָסטיק פּרובירן אפשאצונג פון דעם אופֿן, אַרייַנגערעכנט סענסיטיוויטי, ספּעציפֿישקייט, positive פּרידיקטיוו ווערט (פּפּוו) און נעגאַטיוו פּרידיקטיוו ווערט (נפּוו).

סמאַרטפאָנע-באזירט ביאָסענסאָרס

צו ווייַטער פאַרפּאָשעטערן מוסטער טעסטינג אָן די נוצן פון ספּעקטראָפאָטאָמעטערס, די ריסערטשערז געניצט קינסטלעך סייכל (AI) צו טייַטשן די קאָליר פון די לייזונג און ויסטיילן צווישן נאָרמאַל און קאַנסעראַס מענטשן. געגעבן דעם, קאָמפּיוטער זעאונג איז געניצט צו איבערזעצן די קאָליר פון די סיסט / AuNPs לייזונג אין נאָרמאַל דנאַ (לילאַ) אָדער קאַנסעראַס דנאַ (רויט) ניצן בילדער פון 96-געזונט פּלאַטעס גענומען דורך אַ רירעוודיק טעלעפאָן אַפּאַראַט. קינסטלעך סייכל קענען רעדוצירן קאָס און פֿאַרבעסערן אַקסעסאַביליטי אין ינטערפּרעטינג די קאָליר פון נאַנאָפּאַרטיקלע סאַלושאַנז און אָן די נוצן פון אָפּטיש ייַזנוואַרג סמאַרטפאָנע אַקסעסעריז. צום סוף, צוויי מאַשין לערנען מאָדעלס, אַרייַנגערעכנט Random Forest (RF) און Support Vector Machine (SVM) זענען טריינד צו בויען די מאָדעלס. ביידע די RF און SVM מאָדעלס ריכטיק קלאַסאַפייד די סאַמפּאַלז ווי positive און נעגאַטיוו מיט אַ אַקיעראַסי פון 90.0%. דאָס סאַגדזשעסץ אַז די נוצן פון קינסטלעך סייכל אין רירעוודיק טעלעפאָן-באזירט בייאָסענסינג איז גאַנץ מעגלעך.

פיגורע 3. (אַ) ציל קלאַס פון די לייזונג רעקאָרדעד בעשאַס דער צוגרייטונג פון די מוסטער פֿאַר די בילד אַקוואַזישאַן שריט. (ב) בייַשפּיל בילד גענומען בעשאַס די בילד אַקוואַזישאַן שריט. (C) קאָליר ינטענסיטי פון די סיסט / AuNPs לייזונג אין יעדער געזונט פון די 96-געזונט טעלער יקסטראַקטיד פון די בילד (ב).

ניצן Cyst / AuNPs, ריסערטשערז האָבן הצלחה דעוועלאָפּעד אַ פּשוט סענסינג פּלאַטפאָרמע פֿאַר מעטהילאַטיאָן לאַנדשאַפט דיטעקשאַן און אַ סענסער וואָס איז ביכולת צו דיסטינגגווישינג נאָרמאַל דנאַ פון ראַק דנאַ ווען ניצן פאַקטיש בלוט סאַמפּאַלז פֿאַר לוקימיאַ זיפּונג. דער דעוועלאָפּעד סענסער דעמאַנסטרייטיד אַז דנאַ יקסטראַקטיד פון פאַקטיש בלוט סאַמפּאַלז איז ביכולת צו ראַפּאַדלי און קאָס-יפעקטיוולי דעטעקט קליין אַמאַונץ פון ראַק דנאַ (3 נם) אין לוקימיאַ פּאַטיענץ אין 15 מינוט, און געוויזן אַ אַקיעראַסי פון 95.3%. צו נאָך פאַרפּאָשעטערן מוסטער טעסטינג דורך ילימאַנייטינג די נויט פֿאַר אַ ספּעקטראָפאָטאָמעטער, מאַשין לערנען איז געניצט צו טייַטשן די קאָליר פון די לייזונג און דיפערענטשיייט צווישן נאָרמאַל און קאַנסעראַס מענטשן ניצן אַ מאָביל טעלעפאָן פאָטאָגראַפיע, און די אַקיעראַסי איז אויך ביכולת צו דערגרייכן 90.0%.

רעפערענץ: DOI: 10.1039/d2ra05725e